Новости / Планета Земля / Изучены термические особенности внутреннего ядра Земли
23.04.2024
Изучены термические особенности внутреннего ядра Земли
Теория о строении внутреннего ядра Земли выдвинута в 1936 г. И. Леманном. В соответствии с ней, это неоднородный двухслойный объект, включающий жидкий внешний слой и твердый внутренний. Со временем было выяснено, что с земным ядром связано постоянство магнитного поля Земли. В ее поддержании участвует перемешивание внешнего ядра под влиянием внутреннего.
Однако о земном ядре по сей день немного сведений в связи со сложностями его исследования. Так, неизвестна точная температура внутреннего ядра. На основе данных о температуре плавления железа, являющегося основным его компонентом, при предполагаемых значениях давления она составляет 5-7 тыс. К, что эквивалентно примерно 4727-6727°C. Также не установлена теплопроводность внутреннего ядра.
Новое исследование международной научной группы, объединившей геофизиков из Европы, Китая и Австралии, было посвящено изучению типа термоконвекции внутреннего ядра. Ученые использовали сейсмические методы. Работа основана на данных о времени и длине пробега волн PKIKP и PKiKP, достигающих центра планеты. Первые проникают во внутренне ядро, вторые отражаются от его границы. На основе разницы во времени для двух волн из почти 5,5 тыс. исследователи создали трехмерную модель внутреннего ядра с температурными отпечатками.
Томограмма внешнего слоя внутреннего ядра свидетельствует о том, что волны сжатия распространяются на восточном полушарии быстрее, чем на западном. Хотя в западной части они проходили с большими скоростями выступ от центральной Атлантики до Центральной Америки.
По затуханию волн ученые получили картину распределения температур. На ней проявилась область под северной частью Атлантического океана с наименьшими значениями – на 200 К ниже среднего. Самые горячие зоны расположены по бокам от наиболее холодной: в Южной Азии, от Средиземноморья до восточной Австралазии, температура превышает среднюю на 300 К, на севере Южной Америки – на 600 К. Таким образом, во внутреннем ядре присутствуют локализованные и нелокализованные точки нагрева, что отражает сложную систему тепловой конвекции.
Исходя из полученных данных, ученые сделали вывод о радиальной ориентировке кристаллов железа внутреннего ядра от горячих точек вдоль поверхности. Исследователи предположили, что такая анизотропная ориентация кристаллов железа обусловлена устойчивой структурой, возникшей под влиянием распространения конвекции по всей поверхности внутреннего ядра в прошлом. С остыванием внутренней его оболочки конвекция прекратилась, и кристаллы сохранили свою ориентацию. Внешняя оболочка продолжает проявлять конвекцию.
